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optics1210 2019-01-24 14:28

SYNOPSYS 光学设计软件课程二十:设计容易制造与加工的非球面

yu8xTh$:  
在本课中,我们展示如何将球面替换成非球面,从而改善像质。 然后我们重新优化它,控制非球面与最接近球面(CFS)的RMS偏离,以便更容易制造。 *N5cC#5`=  
这是一个初始镜头,一个校正不佳的三片式镜头:

LRNgpjE}  
(如果您想自己运行此案例,始镜头名为6.RLE。) @&!`.Y oy  
让我们做一个简单的优化运行。 首先,我们只使用球面。 这是MACro:
Ak(_![Q:q\  
    FETCH 6 x;d*?69f]  
    PANT EXt?xiha?  
    VLIST RAD 1 2 3 4 6 yk r5bS  
    VY 1 TH 20 3 VY 2 TH dN'2;X  
    VY 3 TH 20 3 9I3vW]0x[  
    VY 5 TH GF(<!PC  
    VLIST GLM 1 3 ry bs9:_}  
    END k e$g[g  
J,@SSmJ`  
    AANT t+C9QXY  
    AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION mI5BJ  
    ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL 0K/?8[#  
ID+ o6/V8  
    GNR .5 1 3 2 0 3q +C8_:  
    GNR .5 1 3 2 .5 pO^goo V\  
    GNR .5 1 3 2 .7 u#TRm?s  
    GNR .5 1 3 2 1. x4@v$phyH  
    GNR .5 1 2 1 0 5LJUD>f9 Z  
    GNR .5 1 2 3 0 Nr24Rv  
    GNR .5 1 2 1 1 cBxBIC  
    GNR .5 1 2 3 1 /W4F(3oM  
    END & w%%{lM  
3]Jl\<0  
    SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS y*i_Ec\h  
    SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES
){ywk  
z D&5R/I  
镜头质量得到改善,但5阶球差和3阶球差没有得到平衡:
O3H~|R+^  
转换成非球面。 将下面的命令行添加到PANT文件并重新优化。
i7@qfe$fR  
    VY 1 G 3 tG1,AkyZ  
    VY 1 G 6 y_aKW4L+  
    VY 1 G 10
kGaK(^w  
"'389*-  
正如所期望的那样,现在镜头要好得多 - 但是非球面看起来如何? ASY列表给出了系数:
^.']-XjC  
    SPECIAL SURFACE DATA kJ^)7_3  
    ______________________________________________________________________________ H)#HK!F6f  
     SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE kVu8/*Q  
    G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)
IP)?dnwG  
2=?/$A9p  
我们使用了22个G非球面系数项中的三个。 查看该表面与最贴近的球面的贴合程度(CFS)。 输入命令
JPeZZ13sS  
    ADEF 1 PLOT.
9wR-0E )  
@|yRo8|  
该图表显示与CFS有很大不同。 这可能难以准确控制。 让我们继续优化,是否能得到更容易制作的非球面。 在AANT文件中添加了这些行
Y\CR*om!W  
    M 0 100 CLINK /]0-|Kg+R  
    ADEF 1 g~zz[F 8U  
    CD1 FILE 6 .23z\M8 -  
    = CD1
.uu[f2.N+  
gu'Yk  
这里我们使用CLINK选项,它使优化程序运行下一个命令(在这种情况下为ADEF),然后从文件缓冲区中获取所需的数量。 (要了解此强大功能,请在中键入HELP CLINKCW)。 p#-;u1-B  
SYNOPSYS已经有了这种分析的命令,如用户手册的第10.3.3节所述,但如果没有,你会怎么做? 本课程展示了如何使用其他功能来执行相同的操作,并且如果您想要执行没有命令的操作,最好知道如何使用其他功能。 bf~gWzA  
加权因子100来自哪里? 非球面和CFS之间的RMS差异为0.00042,其他像差中最大的差异为0.045。 (要查看这些值,可以使用FINAL nb命令。我们输入FINAL 5,查看五个最大的像差,并得到下表(它位于FINAL ERROR列中)):
cQ:Y@f 9  
    FINAL 5 #g)$m}tv?  
    ABERRATION LIST xLUgbql-  
            NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT S1_X@[t  
       81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286 )(&Z&2~A  
         A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000 1h.Ypz u  
'%JIc~LJ  
      103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204 gEWKM(5B}  
         A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000 /CpU.^V  
)s @ }|`  
      157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829 !8cS1(a  
         A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000 f7y a0%N  
:o!bz>T  
      161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462 z|';Y!kQ  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000 U g 'y  
j%|#8oV  
      163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917 43i@5F]  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000
/FzO9'kj  
SV-M8Im73z  
因此,这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 D%tcYI(  
我们如何找出要添加到AANT文件中的其他行?当ADEF命令运行时,它会将其部分输出的副本放入AI缓冲区。 运行该命令后,询问AI
w!~%v #  
    BUFFER?
?Hb5<,1u3  
T]&% KQ  
看看放在哪里。
F*&A=@/3  
    BUFF? ]p,sve vo  
l4 @  
    The current FILE BUFFER contains <"Ox)XG3]W  
    1    0.02051954  BEST FIT CV } Mh@%2$  
    2    48.73404382  BEST FIT RD u`%Kh_  
    3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT g;N)K3\2  
    4    0.50763222  VOL. REMOVED }N^A (`L  
    5    0.00097815  PEAK DIFF. dNQR<v\IL  
    6    0.00031781  RMS DIFF.
Mqy5>f)  
Gp0B^^H$  
我们所需的RMS差异在位置6- 我们想要控制的数量。 所以我们运行这个新的优化,光扇图几乎没有变化。 现在非球面看起来像什么?
'X()|{  
    SYNOPSYS AI>ASY  s~A#B)wB  
--(e(tvf  
     SPECIAL SURFACE DATA ?CaMn b8  
     ______________________________________________________________________________ =dVPx<l5  
      SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE 6 WD(  
     G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8) 5>E]C=maD  
-vRZCIj!  
    ADEF 1 PLOT
zz4TJ('  
S4r-s;U-v/  
现在RMS差异仅为0.00018。 在这里,我们的镜头只有43%的非球面偏离,并且性能基本相同。 )<]*!  
现在调整加权因子可能是有意义的,分阶段增加它直到性能开始降低。 这可能会产生比上面更容易制作的镜头。 X(sN+7DOV  
通过拾取FILE 5,我们也可以控制峰值差异而不是RMS。将AANT命令更改为
4 _*^~w  
    M 0 50 CLINK ,BUDo9h  
    ADEF 1 ?Ek 3<7d  
    CD1 FILE 5 {_ &*"bK  
    = CD1
YQ\c0XG  
v/W\k.?q/  
并重新优化。 现在峰值偏离较小,仅0.00031毫米。
75u5zD   
制造这种非球面有多难? 让我们来看看:    ADEF 1 FRINGES
f!3$xu5  
这是一个非常漂亮的柔和的非球面,只有一些条纹到最合适的球面。 条纹是双通的; 实际差异只是显示的一半。 3WOm`<  
使用这些工具,人们可以利用非球面元件,同时要确保它们易于制造。

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